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本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告表
學生姓名
專業(yè)班級
學 號
論文(設(shè)計)
題 目
90度直角彎頭注塑模具設(shè)計
一、選題意義：
1.研究目的及意義
目的：
⑴了解聚合物的物理性能、流動特性，成型過程中的物理、化學變化及其塑料的組成、分類及其性能；
⑵掌握塑料成型的基本原理的和工藝特點，熟悉成型設(shè)備對模具的要求。正確分析成型工藝對塑料制件結(jié)構(gòu)和塑料模具的要求；
⑶掌握典型塑料成型模具結(jié)構(gòu)特點與設(shè)計計算方法，通過訓練，能夠結(jié)合工程實際進行模具設(shè)計；
⑷初步掌握運用計算機進行塑料模具設(shè)計與分析的能力；
⑸初步掌握分析、解決現(xiàn)場成成型問題的能力，包括初步掌握分析成型制件缺陷產(chǎn)生的原因和提出解決措施的能力。
意義：
模具被稱為工業(yè)產(chǎn)品之母，所有工業(yè)產(chǎn)品莫不依賴模具才得以規(guī)模生產(chǎn)、快速擴張，被歐美等發(fā)達國家譽為“磁力工業(yè)”。[3]由于模具對社會生產(chǎn)和國民經(jīng)濟的巨大推動作用和自身的高附加值，世界模具市場發(fā)展較快，當前全球模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)達到600億至650億美元，是機床工業(yè)產(chǎn)值的兩倍。
中國注塑模具行業(yè)也在快速發(fā)展，中國模具產(chǎn)品產(chǎn)值已從1993年的110億元增長到1997年的200億元，并超過了機床產(chǎn)品的產(chǎn)值，到2002年增長到360億元，1996年至2002年間的年均增長速度達到14%以上，在某些行業(yè)年均增速更是高達100%。2003年模具產(chǎn)值已達450億元，增長25%以上，出口3.368億美元。
近年來，中國塑料模具工業(yè)年均增長速度達到10%以上，塑料制品年產(chǎn)量在世界位居第二，2001年達到2000萬噸。塑料制品在農(nóng)業(yè)、塑料包裝、塑料管材和異型材、汽車、家電、電子、交通、郵電等領(lǐng)域發(fā)展迅猛，掀起了一股國內(nèi)外廠商投資的熱潮。[4]
目前中國模具產(chǎn)品已經(jīng)形成10大類46個小類，模具生產(chǎn)廠點兩萬多家，從業(yè)人員約50萬人。在所有模具產(chǎn)品中，自產(chǎn)自用的比例占大部分，2003年實現(xiàn)了商品化流通的模具占45%左右。在10大類模具產(chǎn)品中，塑料模具的比例在2000年模具總量中已達到36%，2002年則接近40%，塑料模具在進出口中的比重更是高達50%至60%，并且隨著中國機械、汽車、家電、電子信息和建筑建材等國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，這一比例還將持續(xù)提高。
雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術(shù)水平已取得了很大的進步，但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備還很少，許多先進的技術(shù)如CAD／CAE／CAM技術(shù)的普及率還不高，特別是大型、精密、復雜和長壽命模具遠遠不能滿足國民經(jīng)濟各行業(yè)的發(fā)展需要。[5]因此，模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動相對密集。目前，我國模具工業(yè)的當務之急是加快技術(shù)進步，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加高檔模具的比重，質(zhì)中求效益，提高模具的國產(chǎn)化程度，減少對進口模具的依賴。
2.調(diào)研資料綜述（包括國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀）
一、國內(nèi)注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀
由于近年市場需求的強大拉動，中國模具工業(yè)高速發(fā)展，市場廣闊，產(chǎn)銷兩旺。2003年我國模具產(chǎn)值達到450億元人民幣以上，約折合50多億美元，按模具總量排名，中國緊隨日本、美國其后，位居世界第三。 中國模具行業(yè)的現(xiàn)狀 模具是涵蓋了各種用于金屬和非金屬成形的特殊裝備，在我國被分為10大類、46小類。1996年至2002年間，中國模具制造業(yè)的產(chǎn)值年平均增長14%左右，2003年增長25%左右，廣東、江蘇、浙江、山東等模具發(fā)達地區(qū)的增長在25%以上。近兩年，我國的模具技術(shù)有了很大的提高，生產(chǎn)的模具有些已接近或達到國際水平。2003年模具出口3.368億美元，比上年增長在33.5%，形勢喜人。
總的來看，我國技術(shù)含量低的模具已供過于求，市場利潤空間狹小，而技術(shù)含量較高的中、高檔模具還遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，精密、復雜的沖壓模具和塑料模具、轎車覆蓋件模具、電子接插件等電子產(chǎn)品模具等高檔模具仍有很大一部分依靠進口。[6]
近五年來，我國平均每年進口模具約11.2億美元，2003年就進口了近13.7億美元的模具，這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進來的模具。 中國現(xiàn)有模具企業(yè)超過2萬家，從業(yè)人數(shù)50多萬人。中國的模具生產(chǎn)目前主要集中在華南和華東，大約占了全國模具制造業(yè)產(chǎn)值和銷售額的三分之二，每年平均增長在20%左右。華南模具生產(chǎn)企業(yè)主要集中在廣東省。廣東全省模具生產(chǎn)企業(yè)總數(shù)目前已有6000家以上，產(chǎn)值已超過150億元人民幣。華東模具生產(chǎn)企業(yè)主要集中在浙江、江蘇、上海，其模具產(chǎn)值也超過150億元人民幣，其中浙江省的寧波市和臺州市最為集中。山東省、安徽省和四川省的模具工業(yè)也發(fā)展很快,在全國占有重要地位。
模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。例如，在電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，制造集成電路的引線框架的精密級進沖模和精密的集成電路塑封模；計算機的機殼、接插件和許多元器件的制造中的精密塑料模具和精密沖壓模具等等，都是產(chǎn)品生產(chǎn)不可或缺的工具裝備。精密模具已使模具行業(yè)成為一個與高新技術(shù)產(chǎn)品互為依托的產(chǎn)業(yè)。 現(xiàn)代模具工業(yè)又是技術(shù)密集型和資金密集型、高投入的裝備型產(chǎn)業(yè)，是加工裝備產(chǎn)業(yè)的一個組成部分。機械、汽車、電子通訊、家電、石化、建筑等國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應，為其提供生產(chǎn)保證。從支柱產(chǎn)業(yè)對模具的需求當中，也可以看到模具工業(yè)地位的重要性。由于模具產(chǎn)品的高技術(shù)特性，模具企業(yè)只有采用精密裝備才能保證其工藝要求。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。中國消費結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的加快升級，必將對先進模具制造技術(shù)和先進生產(chǎn)裝備提出更高的要求。模具企業(yè)新增投資中加工設(shè)備的投入要占80%。據(jù)估計，全國約有40億元以上的模具設(shè)備市場，而且每年還以20%左右的增長速度在發(fā)展。本次參展的青島海爾模具有限公司、銅陵三佳模具股份有限公司、無錫市國盛精密模具制造有限公司等企業(yè)通過技術(shù)裝備升級已成為產(chǎn)品生產(chǎn)提供模具的佼佼者。銅陵三佳更是開了模具企業(yè)股票上市的先河，令人振奮。 模具行業(yè)還是增值率高、增值稅負較重的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。據(jù)國家稅務總局對1萬多家工業(yè)企業(yè)流轉(zhuǎn)稅平均負擔率的統(tǒng)計，模具行業(yè)比其他行業(yè)高出5.07個百分點，這與現(xiàn)代模具產(chǎn)業(yè)高投入的產(chǎn)業(yè)特點不協(xié)調(diào)，制約了模具工業(yè)的發(fā)展。 鑒于模具工業(yè)的特點和重要性，國家對模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極為重視，并采取了多種措施給予大力扶持。如自1997年以來，相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》；從1997年到2005年，對全國部分重點專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策；1999年又把有關(guān)模具技術(shù)和產(chǎn)品列入國家計委和科學技術(shù)部發(fā)布的《當前國家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南(目錄)》。這都充分體現(xiàn)了國務院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
中國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，為模具工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。模具行業(yè)在今后的發(fā)展中，首先要更加注意其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，使結(jié)構(gòu)復雜、精密度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。我們的模具行業(yè)要緊緊地跟著市場的需求來發(fā)展。沒有產(chǎn)品的需求、產(chǎn)品的更新?lián)Q代，就沒有模具行業(yè)的技術(shù)進步，也就沒有模具產(chǎn)品的上規(guī)模、上檔次。如汽車生產(chǎn)中90%以上的零部件，都要依靠模具成形，在珠三角和長三角，為汽車行業(yè)配套的模具產(chǎn)值增長達40%左右。而模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。 其次，要積極推進中西部地區(qū)模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，努力縮小發(fā)達地區(qū)和不發(fā)達地區(qū)的差距。中西部很多地區(qū)已經(jīng)意識到模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對制造業(yè)的重要作用。如陜西、四川、河北等模具生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平都有了很大的發(fā)展，河北興林車身制造集團有限公司作為河北泊頭地區(qū)的骨干企業(yè)帶動了一片模具企業(yè)的開拓;四川宜賓普什模具有限公司憑借強有力的資金投入，將在未來寫下新的篇章。 第三.要積極推進模具企業(yè)特別是國有企業(yè)的體制創(chuàng)新，轉(zhuǎn)換經(jīng)營機制，大力發(fā)展混合所有制經(jīng)濟，明晰產(chǎn)權(quán)和完善法人治理結(jié)構(gòu)。充分發(fā)掘企業(yè)發(fā)展的內(nèi)在動力。要積極推進中、西部工業(yè)基礎(chǔ)較好地區(qū)的制造業(yè)大中型企業(yè)主輔分離，使其模具車間、分廠在不太長的時間里，采用多種有效實現(xiàn)形式，轉(zhuǎn)換機制，大力發(fā)展產(chǎn)權(quán)明晰、獨立自主經(jīng)營，適應市場運作和模具生產(chǎn)快速反應的現(xiàn)代專業(yè)模具企業(yè)，培養(yǎng)能代表行業(yè)水平的“龍頭”企業(yè)，帶動地區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。 第四.用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平，是推動模具工業(yè)技術(shù)進步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。CAD／CAE／CAM技術(shù)在模具工業(yè)中的應用，快速原型制造技術(shù)的應用，使模具的設(shè)計制造技術(shù)發(fā)生了重大變革。再有，模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數(shù)控精密高效加工設(shè)備，如五軸加工機床、高速銑等。超精加工手段也大量用于模具加工，當前，模具加工技術(shù)的重點方向是無圖化生產(chǎn)、單件高精度并行加工、少人化或無人化加工和貫徹只裝不配少修的原則等。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術(shù)等先進制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應用也已普遍。
二、國外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀
國外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。[7]國外發(fā)達國家模具標準化程度達到70％-80％，實現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)計周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本．最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力滿足用戶需求。
模具企業(yè)在技術(shù)上實現(xiàn)了專業(yè)化，在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，也有越來越多的采用以設(shè)計為龍頭、按工藝流程安排加工的專業(yè)化生產(chǎn)方式，降低了對模具工人技術(shù)全面性的要求，強調(diào)專業(yè)化。
日本是世界第一大模具生產(chǎn)國。國內(nèi)有多家世界聞名的機床制造業(yè)廠家，加工模具的高速加工中心、電加工機床、龍門銑床、精密磨床、數(shù)控系統(tǒng)等全都具備世界級名牌。優(yōu)秀的機床制造業(yè)為模具制造奠定了堅實的基礎(chǔ)，如在電子超精密模具中，集成電路、微型電機模具精度已達±1μm，處于世界領(lǐng)先地位。IT產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品更新很快，如手機開發(fā)制造周期為2個月，產(chǎn)品試制期為7天，一般7套模具150兆NC數(shù)據(jù)，兩天就完成編程，計算機設(shè)計及制造技術(shù)都非常先進。
發(fā)達的汽車工業(yè)促進了模具的發(fā)展。豐田汽車公司有專業(yè)模具設(shè)計人員近200名，制造人員1000多名，每年研制開發(fā)約10種轎車的整車模具2000套，從車身設(shè)計到新車批產(chǎn)的整車模具設(shè)計制造周期為1年，標準單套模具制造周期不超過4個月，這樣的規(guī)模及生產(chǎn)能力在世界上也稱得上是最大的汽車模具廠之一?；蛟S是專業(yè)化的緣故，豐田僅自行制造車身內(nèi)外覆蓋件模具，其余40%由日本著名的荻原、宮津、富士等模具公司提供。
日本模具專家曾強調(diào)模具加工五大要素：設(shè)備；CAD/CAM(刀具路徑)；CNC裝置及伺服電機；加工條件及材料選擇；技術(shù)人員能力。
日本模具生產(chǎn)的總的發(fā)展趨勢是，品種多樣化——變種變量生產(chǎn)；產(chǎn)品精密化——高速、高效率、高精度加工；加工精細化——微量切削、高速進給；開發(fā)短期化——高硬材料直接加工，減少后繼工序；綠色環(huán)境化——無切削液干式切削加工。
目前日本大約有12000家模具公司，其中雇員20人以下的占90%，占產(chǎn)值的40%。近年來，隨著經(jīng)濟全球化、企業(yè)國際化的發(fā)展趨勢，日本在海外投資了許多模具企業(yè)，把部分生產(chǎn)能力轉(zhuǎn)移至國外。如在我國獨資創(chuàng)建的無錫微研有限公司，擁有員工200余名，精密數(shù)控模具加工設(shè)備60多臺，1998年模具產(chǎn)值已超過2億元人民幣。2000年3月合資成立的上海荻原模具有限公司總投資1455萬美元，專業(yè)設(shè)計制造汽車沖壓模具和大型覆蓋件模具。
在德國塑膠機械產(chǎn)業(yè)中，模具與鋼模的產(chǎn)值一直保持增長。過去數(shù)年間，市場對模具及鋼模的需求激增，甚至該制造部門的增幅一度超過整個機器部門。
2000年，市場需求量的增長明顯減緩，當年其產(chǎn)值僅增加10.4%，生產(chǎn)總值為15.82億歐元。其中供射出成型及加壓成型使用的模具所占比例高達78.5%。同期，塑膠工業(yè)使用的模具及鋼模出口增長3.4%，總值為7.53萬歐元。但是模具與鋼模產(chǎn)品的出口率為48%，遠低于機器類產(chǎn)品。
不過這也顯示出德國國內(nèi)市場對該類產(chǎn)品的需求還是相當旺盛。當年該類產(chǎn)品的進口還出現(xiàn)了8.1%的增長。
國外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。[8]因此，模具向高精度復雜、多功能的方向發(fā)展。例如：組合模、即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動周轉(zhuǎn)箱一體注塑；多色注塑等；向高效率、高自動化和節(jié)約能源，降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和應用，水路設(shè)計的復雜化、裝夾的自動化、取件全部自動化。
二、寫作提綱：
1.初步估算塑件(包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi))的體積及質(zhì)量。塑件的體積及質(zhì)量越大，澆注系統(tǒng)凝料所占的比例越?。环粗?，越大。
2.初選注射成型機的型號和規(guī)格。
3.確定模具基本結(jié)構(gòu)(應該對多種方案進行分析比較)。
4.進行模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。
①確定型腔數(shù)目及配置；
②選擇分型面；
③確定澆注系統(tǒng)；
④確定型腔、型芯的結(jié)構(gòu)及固定方式；
⑤確定脫模推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型，需要側(cè)向抽芯的，要確定側(cè)向抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型；
⑥確定導向機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)；
⑦確定排氣機構(gòu)；
⑧確定模具加熱、冷卻方式；
⑨繪制模具裝配草圖。
5.相關(guān)模具零件結(jié)構(gòu)的強度、剛度校核，以及模具與注冊成型機的相關(guān)參數(shù)的校核。
6.根據(jù)模具零件結(jié)構(gòu)的強度、剛度校核，修改完善模具裝配圖。
7.拆畫非標準模具零件圖。
8.復核設(shè)計圖樣。
三、寫作進度：
本課題研究擬在三個月內(nèi)完成，大致分三個階段：
第一階段： 3月30日- 4月10日
1．向?qū)焻R報課題研究的題目并聽取導師布置的任務及建議。
2．完成開題報告。
3．進一步搜集和消化文獻資料，中英文文獻綜述。
4．開題報告等上交給導師。
5．根據(jù)導師的意見和建議，對課題進行補充修改。
6．將修改并通過的開題報告、文獻及譯文，上交系辦。
第二階段： 4月11日—5月20日
1．對課題研究的難點再次進行梳理和篩選，進一步明確研究的目標和內(nèi)容。
2．列設(shè)計大綱，與導師溝通，大綱修改確定。
3．進行詳細設(shè)計計算并初步完成設(shè)計說明書。
4．繪制草圖，計算機繪圖。
5．每兩周向指導老師匯報工作進度，中期研究成果匯報。
第三階段： 5月21日—6月20日
1．手繪A1圖紙。
1．說明書修改定稿。
2．將定稿的說明書上交系辦。
3．畢業(yè)答辯。
4．答辯后提交畢業(yè)論文電子版。
學生簽字：
年 月 日
指導教師意見：
指導教師簽字：
年 月 日